CH638163A5

CH638163A5 - Verfahren zur kalzination von aluminiumfluorid-hydraten.

Info

Publication number: CH638163A5
Application number: CH1045778A
Authority: CH
Inventors: Arankathu Skaria; Reiner Stark
Original assignee: Alusuisse
Priority date: 1978-10-09
Filing date: 1978-10-09
Publication date: 1983-09-15
Also published as: BR7906477A; JPS5551719A; DE2850176A1; AU521283B2; DE2850176B2; US4248849A; AU5124179A; ZA795387B; ES484655A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kalzi-nation von Aluminiumfluorid-Hydraten. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Zweistufenverfahren, bei welchem die zweite Stufe die abschliessende Entwässerung des Semihy-drats (AIF3 . 0,5 H2O) und dessen Kalzination umfasst.

Bei der Kristallisation von AIF3 aus wässrigen Lösungen werden Hydrate dieses Fluorids, unter anderem das Alumini-umfluoridtrihydrat, erhalten.

Die Entwässerung dieser Hydrate ist deshalb problematisch, da während des Erhitzens des Hydrats auf die Kalzinationstemperatur von 550 bis 600°C, in Kontakt mit den Wasserdämpfen eine Hydrolysereaktion abläuft, wobei unter HF-Abspaltung AI2O3 entsteht.

2 AIF3 + 3 HzO - AI2O3 + 6 HF

Wird Aluminiumfluoridhydrat in einem direkt beheizten, ausgemauerten Drehrohrofen im Gegenstrom kalziniert, so entsteht ein kalziniertes Produkt mit einem A1F3-Gehalt von nur 86 bis max. 92%, wobei der Rest im wesentlichen AI2O3 ist. Um ein kalziniertes Aluminiumfluorid zu erhalten, das unter weitgehendem Eliminieren der Hydrolysereaktion kalziniert wird, beschreibt die DE-PS 1 166 754 ein Verfahren zur Kalzination der A1F3-Hydrate in der Wirbelschicht. Dieses Verfahren ist hauptsächlich dadurch gekennzeichnet, dass die Erhitzung des Hydrats auf die jeweiligen Kalzinationstemperaturen in weniger als 1 Sekunde bis zu wenigen Sekunden erfolgt. Dadurch wird das Hydratwasser schnell abgespalten und schnell abgeführt, um Rückhydrolysereaktionen zu vermeiden. Dieses Verfahren führt im grosstechnischen Einsatz zu einem kalzinierten A1F3 von ^ 96%, und stellt eine wesentliche Verbesserung gegenüber der Direktkalzination dar.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach DE-PS 1 166 754 zur kontinuierlichen Kalzination von AIF3-Hydraten ist in der AT-PS 28 533 beschrieben. Die hier beschriebene Apparatur funktioniert im kleineren Massstab zufriedenstellend, erweist sich aber vor allem dann, wenn sie für grössere Anlagekapazitäten ausgelegt werden soll, als relativ kompliziert, nicht immer leicht zu beherrschen und überwa-chungs- und wartungsintensiv. Es bestand daher das dringende Bedürfnis, eine technisch einfachere Lösung zu finden.

Für die Kalzination des A1F3-Trihydrats zum Semihydrat beschreibt deshalb die CH-PS 580 033 schon eine Vorrichtung, die grosstechnisch A1F3-Hydrate in einem Tellertrockner bei Kalzinationstemperaturen von 190 bis 200°C zum A1F3-Semi-hydrat kalziniert. Auch mit dieser Kalzinationstemperatur, in

Verbindung mit der Endkalzination im Wirbelkalzinator, entsteht ein kalziniertes A1F3 mit einem A1F3-Gehalt $5 96%, wobei die Endkalzinationstemperatur des A1F3 innert weniger Sekunden nachteiligerweise erreicht werden muss.

Wie aus dem Stand der Technik zu entnehmen ist, resultieren aus der vollständigen Entwässerung der AMVHydrate Probleme, die man mittels relativ komplexen Verfahren und/oder Vorrichtungen zu lösen versucht hat.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Verfahren zu vereinfachen, und ohne Verminderung der Ausbeute sowie Preisgabe der hohen Reinheit des Produkts gleichzeitig die Zuverlässigkeit der Operation zu steigern.

Das Erfindungsverfahren ist ein zweistufiges Verfahren zur Kalzination von A1F3-Hydraten und ist durch die Kombination folgender Verfahrensschritte gekennzeichnet:

a) das Aluminiumfluoridhydrat wird in einer ersten Stufe bis zum Aluminiumfluorid-Semihydrat, AIF3 . 0,5 H2O, entwässert und b) in einer zweiten Stufe mittels eines indirekt beheizten horizontalen Drehofens bei ca. 500 bis 600°C kalziniert.

Wie erwähnt, ist es schon bekannt, die Entwässerung der A1F3-Hydrate in zwei Verfahrensschritten durchzuführen: der erste bis zu einem Produkt der approximativen Formel AIF3 . 0,5 H2O und der zweite bis zur vollständigen Entwässerung.

Die Entwässerung bis zum A1F3 . 0,5 H2O kann nach einem der bekannten Verfahren durchgeführt werden, z.B. mittels eines Tellertrockners wie in der CH-PS 580 033 beschrieben.

Für die weitere Entwässerung (zweiter Verfahrensschritt) wurde nun überraschenderweise gefunden, dass es möglich ist, Aluminiumfluorid-Semihydrat in einem technisch viel einfacher zu betreibenden, indirekt beheizten Drehofen, unter weitgehender Vermeidung der unerwünschten Hydrolysereaktion, zu kalzinieren, obwohl die Aufheizung des Produkts mehrere Minuten beträgt. Das dabei erhaltene Produkt hat einen AIF3-Gehalt von mindestens 96% und ist dem nach dem Wirbelschichtverfahren hergestellten in jeder Hinsicht gleichwertig oder auch besser.

Zur Vermeidung der Hydrolyse müssen die Dämpfe zusammen mit Spülluft aus dem Kalzinationsraum abgesaugt werden, wobei es sich überraschenderweise gezeigt hat, dass die Geschwindigkeit der Absaugung weitaus nicht so kritisch ist, wie in den bekannten Verfahren. Dadurch ist es möglich, die Spülluft, die sowohl im Gleichstrom als auch im Gegenstrom zugegeben werden kann, auf ein Minimum zu reduzieren. Der Wassergehalt der Spülluft ist abhängig von der Luftfeuchtigkeit und liegt im Normalfall zwischen 0,5 bis 1%. Wasserkonzentrationen von bis über 40% in der abgesaugten Abluft führen bei dieser Fahrweise nicht zur befürchteten Hydrolysereaktion.

Die mit dem erfindungsgemässen Verfahren erreichten Verfahrensverbesserungen können wie folgt zusammengefasst werden:

Die zur Anwendung gelangende Kalzinationsapparatur — ein an sich bekannter indirekt beheizter Drehofen — ist ein sehr einfacher, technisch ausgereifter Apparat, der besonders bezüglich Bedienung, Betrieb und Unterhalt für den betreffenden Verwendungszweck eine fortschrittliche Lösung darstellt;

Die Kalzination im Drehofen ist im Gegensatz zur Fliess-bettkalzination unempfindlich gegen Veränderungen des Korn-grössenspektrums des zu kalzinierenden Produkts;

Durch Minimieren der Spülluft und Abgasmenge wird

— der Produktverlust durch mitgerissene A1F3-Feinanteile in der Abluft reduziert,

— eine kleinere HF-Umweltbelastung nach dem Abgaswäscher erreicht;

Das Kalzinationsverfahren führt zu einem Produkt hoher s

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Reinheit (grösser 96% A1F3) bei einem hohen Kalzinationsgrad (kleiner 0,5% Glühverlust).

Die Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens soll anhand des folgenden Beispiels näher erläutert werden:

Beispiel

Ein A1F3-Hydrat, (A1F3 . 3 H20) wurde in einem Tellertrockner (CH-PS 580 033) teilweise entwässert bis zum A1F3-Semihydrat (A1F3 . 0,5 H20), bei dem noch ein Restwassergehalt von ca. 9,8% vorhanden war.

In einem mit Verbrennungsgasen indirekt beheizten Drehofen wurden dann kontinuierlich 100 kg/h dieses Aluminium-fluorid-Semihydrats eingetragen und während des Durchlaufs innerhalb ca. 10 Minuten auf die Kalzinationstemperatur von s 550°C erhitzt. Die Gesamtverweilzeit des Aluminiumfluorids in dem Drehofen betrug 30 Minuten.

Der Wasserdampfgehalt der im Gegenstrom durch den Drehofen geführten Spülluft betrug im Abgas 33,5% (Gewichtsprozent). Die Abgastemperatur betrug 195°C.

io Im kalzinierten Aluminiumfluorid konnte ein A1F3-Gehalt von 98,2% analysiert werden. Der Glühverlust betrug 0,29%.

Claims

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1. Verfahren zur Kalzinierung von Aluminiumfluorid-Hy-draten, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Verfahrensschritte:

a) dass das Aluminiumfluoridhydrat in einer ersten Stufe bis zum Aluminiumfluorid-Semihydrat, AIF3 . 0,5 H2O, entwässert und b) in einer zweiten Stufe mittels eines indirekt beheizten horizontalen Drehofens bei 500 bis 600° C kalziniert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Aluminiumfluorid-Semihydrats im Drehofen kontinuierlich während bis zu 15 Minuten zur Kalzi-nationstemperatur gesteigert wird.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalzinationstemperatur in 5 bis 10 Minuten erreicht wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtverweilzeit im Drehofen 15 bis 45 Minuten, bevorzugt 20 bis 30 Minuten, beträgt.